PDF superior Diseño y construcción de un robot paralelo (Plataforma de Stewart)

Diseño y construcción de un robot paralelo (Plataforma de Stewart)

Diseño y construcción de un robot paralelo (Plataforma de Stewart)

Debido a que todas las fuerzas externas aplicadas al mecanismo pasaran a través de esta plataforma directamente a los actuadores, es de vital importancia hacer que la fuerza ejercida o soportada por cada uno de ellos sea mínima, para lograr esto cada pareja de actuadores está unida a un mismo punto en la plataforma, es decir no existe la separación entre ellos presente en la plataforma fija, por lo que existen solo tres puntos de apoyo. La geometría final es completamente fiel a la teórica.

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Diseño, construcción y control de una plataforma Stewart con 6 grados de libertad que funcione como un simulador de vuelo

Diseño, construcción y control de una plataforma Stewart con 6 grados de libertad que funcione como un simulador de vuelo

3.2.1.4 SELECCIÓN DEL ALGORITMO A USAR EN EL PRESENTE PROYECTO Una vez que se realizó el análisis de los diferentes algoritmos para el control de la plataforma Stewart, se decidió optar por el algoritmo clásico, ya que como se vió en los numerales 3.2.1.2 y 3.2.1.3, los algoritmos óptimo y adaptivo parten del algoritmo básico, es decir, una vez implementado el algoritmo clásico, este puede ser ampliado creando filtros óptimos o adaptivos, además este algoritmo es mucho más sencillo y funcional, si bien no es óptima, siendo uno de los algoritmos más usados en simuladores de vuelo comerciales.
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Diagnóstico de vibraciones indeseadas en un robot paralelo y diseño de solución

Diagnóstico de vibraciones indeseadas en un robot paralelo y diseño de solución

La plataforma Stewart UniAndes fue diseñada, construida y programada por proyectos de grados de estudiantes desde el año de 2007. Desde su construcción se han realizado varios proyectos entorno a su funcionamiento, entre los cuales se incluyen; mediciones de propiedades de inercia en sólidos rígidos [Macías], implementación de simuladores conducción [Barreto] y medición de percepción de movimiento [Cardona] entre otros. En estos proyectos se identificaron vibraciones indeseadas en la plataforma que interferían con los resultados de los proyectos. Por esta razón se decidió realizar el estudio de diagnóstico a las uniones para cuantificar este comportamiento. Este proyecto prentende evaluar la plataforma como sistema y caracterizar su comportamiento. Para comprender su estructura se revisaron los cálculos y diseños realizados por David Isaza, en el diseño y construcción de la plataforma [Isaza]. En este documento se encuentran los cálculos estructurales y planos implementados para la fabricación de la plataforma.
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Control de una plataforma Stewart

Control de una plataforma Stewart

La robótica es una ciencia o rama de la tecnología, que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que requieren del uso de inteligencia. Las ciencias y tecnologías de las que deriva podrían ser: el álgebra, los autómatas programables, las máquinas de estados, la mecánica o la informática. La historia de la robótica ha estado unida a la construcción de “artefactos”, que trataban de materializar el deseo humano de crear seres semejantes a nosotros que nos descargasen del trabajo. El ingeniero español Leonardo Torres Quevedo (que construyó el primer mando a distancia para su torpedo automóvil mediante telegrafía sin hilodrecista automático, el primer transbordador aéreo y otros muchos ingenios) acuñó el término “automática” en relación con la teoría de la automatización de tareas tradicionalmente asociadas a los humanos(Barrientos, 1997).
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Medición de la percepción de movimiento en una plataforma de Stewart

Medición de la percepción de movimiento en una plataforma de Stewart

Actualmente en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Los Andes se está trabajando en la implementación de un simulador de conducción de un vehículo. Se empezó a poner en marcha en el 2007 el diseño de la plataforma de Stew art (Carosio, 2007), a continuación se realizó la construcción (Isaza, 2008), en paralelo se realizó el análisis de la percepción de movimiento ( Ochoa, 2008), se puso en funcionamiento el simulador con dos grados de libertad (Barreto, 2008). Para conseguir que la experiencia del usuario sea lo más real posible se propone en el presente trabajo aumentar a cuatro los grados de libertad con los cuales se alimenta la plataforma para recrear un movimiento más verosímil. Adicionalmente se harán mediciones de la aceleración sobre usuarios de la plataforma para corroborar el grado de realis mo conseguido en cuanto a las aceleraciones experimentadas y de esta manera poder hacer correcciones sobre el modelo.
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Diseño y optimización de la plataforma Stewart mediante apoyos móviles

Diseño y optimización de la plataforma Stewart mediante apoyos móviles

Con la evaluación de todas las posiciones vistas en esta sección del proyecto se puede observar que en todos los casos la fuerza de reacción en la dirección tangencial (tanto en el apoyo 34 como en el apoyo 56) aumenta en función de la longitud del apoyo. Es necesario conocer el valor máximo de esta fuerza para el dimensionamiento y construcción o selección del actuador o mecanismo de movimiento que se usará en el diseño. Las fuerzas de reacción en el eje vertical en todos los casos presentan valores grandes debido a que se está teniendo en cuenta el peso de los componentes de los actuadores, y a medida que aumenta la longitud del apoyo estas reacciones disminuyen. Este dato puede ser útil en el diseño de las juntas esféricas o universales de los actuadores con la base (que en este caso será el componente móvil) y por supuesto el diseño de la guía.
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Diseño y análisis de un robot paralelo 6 PUS y su implementación como una fresadora CNC

Diseño y análisis de un robot paralelo 6 PUS y su implementación como una fresadora CNC

Como acabamos de ver, la plataforma de Stewart-Gough en cualquiera de las variantes planteadas tiene 6 grados de libertad, lo que significa que: la plataforma o efector final puede trasl[r]

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Desarrollo e implementación de una Plataforma Stewart como modelo de robot paralelo

Desarrollo e implementación de una Plataforma Stewart como modelo de robot paralelo

Por otro lado, existen los robots manipuladores paralelos, este tipo de robot contiene varias cadenas cinemáticas de lazo cerrado, en su construcción se derivan dos plataformas una fija que llamaremos base “fija” y una plataforma móvil “órgano terminal” que será ubicada al extremo contrario de la fija estando estas unidas por eslabones y juntas creando varias cadenas cinemáticas de lazo cerrado, este tipo de diseño lo podemos observar principalmente en simuladores de vuelo, simuladores de movimiento horizontal, en la industria farmacéutica, en el campo de la medicina de rehabilitación “tratamiento fisioterapéutico” y actualmente se está implementando cada vez más en las industrias por sus características y ventajas como su mayor velocidad, mayor precisión en los movimientos para ejecutar tareas y capacidad de sostener un peso mayor gracias a la distribución entre sus actuadores.
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Control visual de robots paralelos : análisis, desarrollo y aplicación a la plataforma RoboTenis

Control visual de robots paralelos : análisis, desarrollo y aplicación a la plataforma RoboTenis

Merlet hizo un extenso uso de la geometría de Grassman para enumerar con detalle las condiciones geométricas singulares de diferentes robots parale- los. Liu et al. (1993) realizaron un estudio geométrico de las singularidades de la plataforma de Stewart, en el que analizaron la matriz jacobiana para cuatro posiciones singulares. Ma y Angeles (1991) mostraron que algunas arquitectu- ras simétricas de la plataforma de Stewart, presentan singularidades extendidas por todo el espacio del trabajo o regiones importantes dentro del mismo, carac- terizadas por la capacidad de movimiento continuo de la plataforma movil con todos los actuadores bloqueados. A estas singularidades las llamaron singulari- dades de arquitectura. Aunque estas singularidades dan lugar a serios proble- mas de control, estas se pueden eliminar en la fase de diseño. Gosselin estudió la asociación del condicionamiento de la matriz de transformación estática con la rigidez de la plataforma de Stewart, donde se perdía rigidez cerca de confi- guraciones singulares. Un problema que queda por resolver es determinar, de una forma simultánea, si existen configuraciones singulares dentro del espacio de trabajo de un robot paralelo (Sefrioui, 1992). Una completa descripción y caracterización de las singularidades sería parametrizar por completo las hiper- superficies en el espacio de trabajo del robot. Este análisis permitiría establecer las regiones del espacio de trabajo donde las singularidades restringen la ma- niobrabilidad del robot.
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Modelo dinámico y control de simulador de conducción de 2 grados de libertad

Modelo dinámico y control de simulador de conducción de 2 grados de libertad

Uno de los aspectos importantes en el diseño y control de un robot paralelo es la obtención del modelo dinámico del mismo, lo cual posibilita implementar técnicas de control requeridas para gobernar el sistema y lograr el posicionamiento deseado de la plataforma móvil en el espacio cartesiano. Existen numerosos obstáculos en la obtención del modelo dinámico, entre ellos, la existencia de parámetros desconocidos o difíciles de calcular, el efecto de las interacciones dinámicas, así como otros aspectos arduos de estimar como las fuerzas de fricción, variaciones de carga, etc. [1]. Algunos autores dejan de considerar el sistema completo desde el punto de vista dinámico, considerando que cada actuador puede ser controlado independientemente con alguna ley de control más robusta que un simple PID [2]. Un modelo basado en control dinámico exige alta calidad para el modelo obtenido, aspecto difícil de lograr en la práctica por los elementos antes mencionados, por ello frecuentemente se efectúan aproximaciones con fin de obtener un modelo más práctico, fácil de implementar y que cumpla con las exigencias de tiempo real asociadas a este tipo de sistemas.
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Diseño y construcción de un robot paralelo planar tipo SCARA con 2 GDL RRRRR para fines didácticos

Diseño y construcción de un robot paralelo planar tipo SCARA con 2 GDL RRRRR para fines didácticos

El objetivo a nivel industrial es eliminar las singularidades de tipo 2, una opción es usar actuadores de una capacidad mucho mayor a la necesaria, sin embargo, esto trae mayor complejidad al problema de control y trae consigo un costo adicional muy grande si se fabrica el robot a gran escala, el uso de esta opción vendría muy acertado si se requiere un movimiento continuo, tal como en operaciones de mecanizado donde es de vital importancia el menor tiempo entre trayectoria de un punto A hacia un punto B. Pero si las restricciones de uso nos permiten que solo las posiciones puntuales del efector, punto C deben de ser precisas más no el camino entre dos posiciones, se pueden involucrar las singularidades de tipo 2 en el diseño.
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Diseño, construcción, ensamble y pruebas de un robot paralelo 3ups + 1rpu para rehabilitación de rodilla

Diseño, construcción, ensamble y pruebas de un robot paralelo 3ups + 1rpu para rehabilitación de rodilla

El presente trabajo busca obtener el diseño mecánico, construcción y pruebas mecánicas del robot paralelo tipo 3UPS+RPU para rehabilitación de rodilla, para el cual se tienen investigaciones previas realizadas por la Escuela Politécnica Nacional que han logrado la obtención de un modelo dinámico con el cual se realiza las respectivas validaciones prácticas. En el presente proyecto se elaboran los cálculos de esfuerzos y deformaciones obteniendo el diseño y fabricación de acoples y plataformas; además de la selección adecuada de componentes. Una vez ensamblado el robot paralelo se realizan las pruebas mecánicas en las que se comparan los valores resultantes del modelo matemático con el diseño final del robot, estas pruebas se las realiza por medio de un giroscopio que permite la obtención de los ángulos de inclinación de la plataforma móvil y también por medio del software Kinovea el cual ayuda a la medición de las longitudes de los actuadores prismáticos y de ciertos ángulos de inclinación. Para finalizar este trabajo se tiene un listado de costos de todos los elementos utilizados para este robot incluyendo la parte mecánica y electrónica.
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Diseño y construcción de un robot paralelo por cables de tres grados de libertad para rehabilitación parcial de hombro

Diseño y construcción de un robot paralelo por cables de tres grados de libertad para rehabilitación parcial de hombro

El presente trabajo de titulación tiene como propósito diseñar un robot paralelo manipulado por cables de Tres Grados de Libertad (3GDL) para rehabilitación parcial de hombro mediante un estudio cinemático y dinámico. Por medio del estudio bibliográfico se investigó, analizó y determino materiales, dimensiones, componentes mecánicos y electrónicos para el desarrollo del prototipo, posteriormente se realizó un estudio de las alternativas de diseño y construcción del robot estableciendo las características físicas para el cumplimiento de su función, empleando un análisis de cinemática inversa y dinámico del efector final se halló un modelo cinemático y dinámico, mediante el uso de software Matlab encontramos la longitud de los cables de 870 mm, la fuerza máxima a soportar de 143,04 N y el torque máximo de los actuadores de 8,8 N.mm seleccionando una cuerda de nylon, motores de paso NEMA 23 y diseñando un sistema de recolección de cable por compensación de ángulo. A continuación, se procedió con la construcción y montaje de manera secuencial primero el sistema estructural, sistemas de plataformas, sistema de recolección de cables y por último el sistema electrónico para el control de movimientos. Finalmente se realizó la comprobación de funcionamiento de los elementos mecánicos y el control de movimientos establecidos además de un manual de operaciones y mantenimiento para evitar daños y mal uso del equipo. El prototipo realiza los ejercicios de rehabilitación intermedios logrando una recuperación parcial del hombro y pudiendo ser utilizado en centros de rehabilitación física.
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Diseño y construcción de un robot prototipo de un robot tipo delta

Diseño y construcción de un robot prototipo de un robot tipo delta

Un robot paralelo es aquel en que sus mecanismos funcionan mediante cadenas cinemáticas cerradas en paralelo. El mecanismo se compone de un elemento base y un elemento móvil conectado a la base mediante tres brazos de control Figura 1 . Sus características principales son: ligereza, rapidez, alta aceleración, mayor relación carga/peso, alta precisión, exactitud de posición y baja inercia móvil. Algunas de sus aplicaciones industriales son: manipulación de piezas, empaque de piezas, procesos de ensamble, máquinas de fresado, simulación de movimiento, entre otros. Igualmente presenta varias desventajas como: poseer un espacio de trabajo limitado, una cinemática más compleja es decir la definición de las posiciones singulares y la construcción del modelo dinámico son más complicados que para otros casos. La mayoría de las veces esto se resuelve de manera particular para cada configuración de robot, ya que no existen ecuaciones generales aplicables a todos ellos. [3]
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Diseño óptimo de un robot paralelo con configuración delta para aplicaciones educativas

Diseño óptimo de un robot paralelo con configuración delta para aplicaciones educativas

En los últimos años el uso de las computadoras y el desarrollo de nuevas técnicas de análisis han permitido el redescubrimiento y aplicación de los sistemas robóticos paralelos, es así que en la actualidad existe una gran cantidad de estructuras paralelas (Siciliano, 2008), las más comunes van de dos a seis grados de libertad originando un campo muy diverso de aplicaciones especialmente para posicionamiento, como en telescopios Vista del Observatorio Europeo Austral (ESO, 2010), simuladores de vuelo y de conducción; así mismo, se han desarrollado aplicaciones para los procesos de manufactura de alta velocidad, y en la industria de alimentos (en el área de empacado) se cuenta con los robots tipo Delta y otras plataformas, usadas para rehabilitación como la plataforma Motek (Lees, et al., 2007).
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Diseño y construcción de un robot paralelo comandado por cables espacial

Diseño y construcción de un robot paralelo comandado por cables espacial

4.3. COMPONENTES DEL ROBOT 39 de hacer investigaciones y estudios en ellos. Las líneas trenzadas constan de varias hebras entrelaza- das entre sí, dando mayor resistencia y flexibilidad en comparación con otras líneas. Al utilizar los trenzados ganas en sensibilidad y eficacia en la tensión, además de darte la posibilidad de levantar grandes piezas sin el temor a que la línea rompa en el último momento. Los materiales principales que utilizan los fabricantes en este tipo de sedales son el Dyneema, el kevlar y otros componentes de alta resistencia con diámetros realmente finos. Los trenzados son muy utilizados en la pesca al jigging por el gran tamaño y kilaje de las capturas en este estilo. Debes saber que cuando se excede del peso de que este hilo pueda levantar empieza a deformase y salir brechas, decir que al carecer de elasticidad pueden formarse los temidos “nidos de pájaro” o enredos en nuestro carrete, que nos darán irregularidad de movimiento, además que el sistema empieza a estancar y colapsar. En hilos trenzados de dyneema, las mejores marcas son Awasima, Golden Fish Ocaña, Spiderwire, Power Pro, Berkley, Sufix, Tubertini entre otras .
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Diseño detallado y construcción de un robot paralelo (el ojo ágil)

Diseño detallado y construcción de un robot paralelo (el ojo ágil)

A comienzos del siglo XIX se utilizó por primera vez la palabra “Robot”. La historia dice que fue el dramaturgo Karel Capek, quien usó inicialmente este término en su obra Opilek para definir a un conjunto de máquinas inventadas por un científico, que tenían como principal función realizar tareas pesadas y aburridas; es importante resaltar que en checo, idioma original de la obra, el término “robota” significa trabajo tedioso. Pero el término fue realmente conocido hasta la época de Isaac Asimov, quien además de popularizar la expresión, introdujo el concepto de robótica en diversos relatos de ciencia ficción de su autoría. (Zabala, 2008). Hoy en día el término robótica se refiere a la ciencia que estudia el diseño y la construcción de máquinas capaces de realizar tareas que de una u otra forma benefician al ser humano.
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Diseño y construcción de un robot paralelo de configuración “delta” de cuatro grados de libertad

Diseño y construcción de un robot paralelo de configuración “delta” de cuatro grados de libertad

 Pese a que el robot fue dimensionado para soportar cargas de 200g, se mueve eficientemente con pesos mayores. Con una carga de 300g el robot alcanza los puntos ordenados sin problema. En el análisis de la Figura 4.34 se muestra que existe una ligera relación entre el peso soportado y el error en el movimiento pero debería usarse una mayor cantidad de muestras para verificar este hecho. No se tiene una referencia de cual sea el máximo peso que soporte el robot mientras se mueve pero este debe estar ligado con la capacidad del efector y la fuerza de atracción de los imanes que forman parte de las articulaciones del robot.
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Diseño de un robot autónomo: plataforma base y control del movimiento

Diseño de un robot autónomo: plataforma base y control del movimiento

Este proyecto tiene su origen en la unión de un grupo de cuatro estudiantes de la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Alcalá con el objetivo de participar en la competición internacional de robótica “Robotic Day” en la Charles University de Praga, en la especialidad “Roadside Assistance” [1]. La participación en ésta requería del diseño y construcción de un robot totalmente autónomo, capaz de realizar distintas tareas y cumplir ciertas características definidas en las bases de la competición. Se decidió dividir el robot en distintas partes, asignando a cada componente del grupo el desarrollo de una de ellas. Estas partes son: desarrollo de la estrategia, sistema de posicionamiento por balizado, diseño de los brazos robóticos, y el diseño y construcción de la plataforma base y el control del movimiento.
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